В ходе разработки проекта были достигнуты следующие результаты.
В проекте, на первом этапе, решалась задача определения основных причин снижения эффективности взаимодействия пользователя с информационной системой и определения основных путей её улучшения. Данное взаимодействие рассматривалось как коммуникация между человеком и системой, основанной на заложенной идее коммуникации, закладываемой при организации процесса создания интерфейса, реализующееся через определенные элементы и функционирующей под управлением заложенной в систему бизнес-логики.
1) Для выявления типовых элементов интерфейса, применяемых в различных классах систем проведён анализ и классификация, выявлены определенные пробелы в наборах типовых элементов.
В результате выполненной систематизации и классификации элементов интерфейса, включая элементы, относящиеся к различным каналам взаимодействия (графические, текстовые, аудио, тактильные и т. д.), выделены четыре категории элементов интерфейса.
Для реализации требования полимодальности интерфейса, обеспечивающего коммуникацию с пользователем по нескольким каналам восприятия информации, выделены каналы коммуникации: текстовый, речевой, акустический и визуальный. Каждому каналу коммуникации соответствуют возможные реакции пользователя-оператора на получаемые сигналы — модальности.
Сформированы цепочки классификации:
модальность — типы действий пользователя — тип действия элементов интерфейса — типовые элементы интерфейса.
Классификация существующих элементов интерфейса показала, что на данный момент отсутствуют такие элементы, которые позволяют демонстрировать процесс выполнения профессиональной деятельности пользователя. Должны быть разработаны новые элементы интерфейса, которые самостоятельно или в комбинациях позволят пользователю отслеживать этапы и логику выполнения своей профессиональной деятельности.
2) Проведен анализ и обобщение существующих концептуальных подходов (User Centered Design (UCD), Process-Centered design (PCD) и Activity-Centered Design (ACD)) для формирования и реализации моделей интерфейсов, который показал, что эти подходы не позволяют отобразить в интерфейсах общий процесс профессиональной деятельности пользователя. Этот недостаток диктует необходимость разработки модели, в которой логика отображения будет согласована с логикой деятельности пользователя и будет соответствовать восприятию системы и профессиональным потребностям
3) Разработана структура интерфейса информационной системы, которая базируется на проведенной классификации элементов и оконной парадигме построения пользовательских интерфейсов с поддержкой выявленных модальностей с определенной последовательностью появления окон (форм, экранов), согласованной со структурой деятельности пользователя и отражающей ее логику.
Базовым элементом модели структуры интерфейса информационной системы определено структурное представление отдельного действия. На основе проведенной классификации определён состав элементов интерфейса, соответствующий набору данных, которые будут обработаны в рамках данного отдельного действия.
Разработана модель структуры пользовательского интерфейса в рамках единичного акта взаимодействия, состоящая из нескольких концептуальных блоков.
— Первый блок предназначен для ввода и обработки данных в рамках профессионального действия пользователя, для которого предназначена данная форма. Этот блок состоит из типовых элементов интерфейса согласно представленной классификации.
— Второй блок предназначен для отображения общей последовательности профессиональной деятельности пользователя, а также логику текущего действия. Данный блок должен состоять из элементов интерфейса, способных отразить процесс выполнения действия и его логику, при этом стандартная система навигации не заменяется, а дополняется смысловым пониманием назначения и целесообразности переходов между элементами и формами интерфейса.
4) Разработана структура модели, позволяющей реализовывать коммуникацию бизнес-логики интерфейса информационной системы и бизнес-логики приложения.
Предложена базовая абстракция представления правил, из которых формируется бизнес-логика интерфейса. Логика интерфейса тесно связана с его структурой, которая, в свою очередь, опирается на вариативные конструкции, описываемые с помощью механизмов действий.
Определены принципы соотнесения бизнес-логики интерфейса и бизнес-логики приложения. Базовым принципом является соответствие последовательности взаимодействия с системой с последовательностью и логикой осуществления профессиональной деятельности пользователя. В качестве связующего звена между бизнес-логикой интерфейса и бизнес-логикой приложения используется логика осуществления профессиональной деятельности. На каждый шаг такой профессиональной деятельности формируется пара из правила бизнес-логики приложения, задействованного пользователем, и правила отображения, необходимого для его визуализации. Разработана схема взаимосвязи логик и методика формирования правил бизнес-логики интерфейса. Бизнес-логика интерфейса рассматривается как логика визуализации шагов профессиональной деятельности пользователя. Данная логика определяется путём заполнения механизмов действий, описывающих логику профессиональной деятельности содержанием в виде экранных элементов и их функций, адекватных шагу информационной деятельности пользователя.
5) Предложена модель взаимодействия с интерфейсом технических систем на основе коммуникации логик, позволяющая упорядочить информационные и управляющие сигналы в контексте задач, решаемых пользователем в соответствии с выработанными навыками по осуществлению профессиональной деятельности.
Разработана модель структуры интерфейса, в которой форма и содержание коммуникации логик имеет три уровня абстракции, выстраиваемые над существующим интерфейсом технической системы:
- Пользовательский образ системы;
- Образ возможностей системы для пользователя;
- Образ функционирования системы под управлением пользователя.
На первом уровне единство формы и содержания коммуникации логик представляет собой интегрированное представление системы через набор понятий, отражающих объекты и функции, имеющие значимость для решение задач пользователя. В качестве инструмента представления набора понятий предлагается использовать облако тегов, что делает возможным первичное ознакомление пользователя с возможностями технической системы без необходимости взаимодействия с ней.
На втором уровне вводятся ограничения на сочетание функций и объектов, которые может осуществлять и создавать/использовать техническая система. Возможности системы представляются графом с двумя типами вершин – объект и функция. Ребра, соединяющие вершины, представляют собой правила осуществления действий по реализации функции над объектом.
На третьем уровне предлагается с помощью механизмов действия формировать единство формы и содержания коммуникации между логикой решения задач пользователя и логикой отображения информации. Данное единство детализирует собой содержание рёбер, связывающих объекты и функции.
Состав и последовательность механизмов действия определяет форму логики решения задачи, а содержание механизмов включает в себя элементы логики отображения информации, что в итоге создает необходимый эффект коммуникации логик.
Общим научным результатом первого года исследования является разработка моделей для описания и обеспечения коммуникации бизнес-логик интерфейса информационной системы, приложения и пользователя, которые в совокупности создают теоретическую и методологическую основу для решения задач следующего этапа по построению эффективного процесса реализации интерфейса с применением инструментальных средств проектирования пользовательского интерфейса, отражающей смысл процесса управления системой.
Полученные результаты соответствуют плану работ, являются новыми, в том числе с точки зрения тематик научного коллектива.
Полученные результаты были опубликованы в следующих работах:
1) Анализ концептуальных подходов к формированию и реализации моделей интерфейсов технических систем / С. А. Кучеров, С. А. Беликова, Ю. Ю. Липко, А. С. Свиридов // Информатизация и связь. – 2022. – № 2. – С. 64-67. – DOI 10.34219/2078-8320-2022-13-2-64-67.
Разработка интерфейсов технических систем в отличие от графических интерфейсов пользователя общего назначения связана с рядом особенностей, которые должны быть учтены в угоду повышению эффективности человеко-машинного взаимодействия. Если общая теория пользовательских интерфейсов фокусируется на цветографических и психоэмоциональных аспектах, то для технических систем на первый план выходит соответствие деятельности оператора, а в отдельных случаях – организация этой деятельности путём целенаправленного отображения отдельных окон и их частей. Для того, чтобы учесть специфику деятельности оператора предпринимается множество попыток к созданию новых подходов к созданию интерфейсов, однако далеко не все из них решают поставленную задачу. В данной статье приведён обзор современных концептуальных подходов к проектированию пользовательских интерфейсов с точки зрения их применимости для реализации в технических системах.
2) С.А. Беликова, Ю.Ю. Липко, С.А. Кучеров, В.С. Лапшин, А.С. Свиридов Формирование модели структуры интерфейса информационной системы и классификация используемых в нем элементов // Инженерный вестник Дона, №12 (2022) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n12y2022/8048
Для достижения эффективной коммуникации в процессе человеко-машинного взаимодействия используются полимодальные пользовательские интерфейсы. В статье проводится классификация типовых элементов интерфейса, соответствующих различным каналам коммуникации с целью выявления состава элементов для реализации полимодального интерфейса, обеспечивающего возможность отображения профессиональной деятельности пользователя. С учетом приведенной классификации предлагается модель структуры интерфейса, отражающего логику работы пользователя.
3) A. Belikova, Y. I. Rogozov Designing a Conceptual Model of the Process of User Interface Construction // Программная инженерия. Том 13, No 10, 2022 DOI: 10.17587/prin.13.508-514
Article proposes a conceptual model of the process of user interface construction for information systems, within which it is proposed to include the user into the design process, which will solve the existing problems of the adequacy of the interface and user activity in the subject area. In this case, the user is invited to compose a description of his activities in the subject area in a language close to natural by himself. The sequence of steps with the participation of the user is presented, which constitute a conceptual model of interface design. The scientific novelty of the research lies in a fundamentally different approach to the interface development, in which the user designs the application forms, relying primarily on his professional activity, and user doesn’t need take into account the structure of the stored data or their processing functions, he connects data objects needed to his professional actions. The advantages of the proposed conceptual model are that it becomes possible to consider the user’s activity as a whole, and on this basis to build an interface that best suits this activity, which will make the interface more understandable, reduce the level of discomfort when interacting with it, and increase user satisfaction.
4) Lipko, Y., Sviridov, A., Belikova, S., Belikov, A. (2023). Development of a Model of User Interface Logic Representation. In: Kovalev, S., Sukhanov, A., Akperov, I., Ozdemir, S. (eds) Proceedings of the Sixth International Scientific Conference “Intelligent Information Technologies for Industry” (IITI’22). IITI 2022. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 566. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-19620-1_37
Existing approaches to user interface design of technical systems are more focused on organizing algorithms for user-system interaction (scenarios for system specific tasks) and selecting the interface structure according to these algo- rithms. At the same time, the logic of user interaction with the system is considered at the design stage, and is not shown to user as part of the finished system. The interaction logic remains an internal part of system and ceases to correspond to the professional activity of the user, since it undergoes transformation at the sys- tem implementation stages. The results of the transformation are expressed in the classic problems of the user interface: learning time and human errors increase, overall user subjective satisfaction and productivity decrease. To solve these problems, a new model of the user’s communication logic with the object management system is needed, consisting of solving problems logic and the logic of data collecting and processing. Such model should be reflected in the system interface. Then the interface will be a unity of solving problems logic and data collecting and processing logic. And it is focused on user general professional activity. The paper considers a model for representing the unity of two logic types. The paper analyzes the existing approaches to user interface design of techni- cal systems in terms of reflecting the user ‘s professional activity logic, the concept of the logic model of user- system communication, and the methodology of its obtaining is presented.